Die Erfindung betrifft einen akustischen Spiegel für einen Bulk Acoustic Wave Resonator (BAW-Resonator) und einen Stakked Crystal Filter (SCF-Filter), mit zumindest einem Schichtenpaar aus Lambda-Viertel-Schichten oder 3λ/4 Schichten, wobei jedes Schichtenpaar eine erste Schicht mit einem ersten Material niedriger akustischer Impedanz und eine zweite Schicht mit einem zweiten Material relativ dazu hoher akustischer Impedanz umfaßt.The invention relates to an acoustic mirror for oneBulk acoustic wave resonator (BAW resonator) and oneStakked Crystal Filter (SCF filter), with at least oneLayer pair consisting of quarter-wave layers or 3λ / 4 layers,wherein each pair of layers has a first layer with a firstMaterial low acoustic impedance and a secondLayer with a second material relatively higheracoustic impedance.
Mit akustischen Wellen arbeitende Volumenschwinger, sogenannte FBAR (Thin-Film-Bulk-Acoustic-Resonator) oder auch BAW-Resonatoren genannt, basieren auf einem piezoelektrischen Grundkörper, der an zwei Hauptoberflächen mit je einer Elektrode versehen ist. Ein solcher Resonator weist eine Resonanzfrequenz fr auf, die näherungsweise nach der Formel
fr = v/2L0
von der Gesamtdicke L0 des schwingenden Grundkörpers abhängig ist. Mit v ist dabei die Geschwindigkeit der Longitudinalwelle im piezoelektrischen Grundkörper bezeichnet. Solche Resonatoren können beispielsweise zum Aufbau von HF-Filtern verwendet werden. Dazu werden mehrere solcher Resonatoren in Abzweigschaltungen zu einem Filternetzwerk, einem sogenannten Reaktanzfilter, verschaltet.Volume vibrators working with acoustic waves, so-called FBAR (Thin-Film-Bulk-Acoustic-Resonator) or also called BAW-Resonators, are based on a piezoelectric base body, which is provided with an electrode on each of two main surfaces. Such a resonator has a resonance frequency fr, which is approximately according to the formula
fr = v / 2L0
depends on the total thickness L0 of the vibrating body. The speed of the longitudinal wave in the piezoelectric base body is designated by v. Such resonators can be used, for example, to build RF filters. For this purpose, several such resonators are connected in branch circuits to form a filter network, a so-called reactance filter.
Die für einen im HF-Bereich resonierenden BAW-Resonator erforderliche Schichtdicke L0 des Grundkörpers liegt im µm- und im sub-µm-Bereich. Zur Herstellung der Schichten des Grundkörpers sind daher Dünnschichtverfahren erforderlich.The one for a BAW resonator that resonates in the HF rangerequired layer thickness L0 of the base body is in µm andin the sub-µm range. To make the layers of theThe basic body therefore requires thin-film processes.
Um die Energie der akustischen Welle innerhalb des Resonatorgrundkörpers zu halten und eine scharfe Resonanzfrequenz des Resonators zu gewährleisten, sind zwei prinzipielle Konstruktionsprinzipien bekannt, die eine genügend hohe Reflexion der akustischen Welle an Grenzflächen ermöglichen, um dabei eine ausreichende Filterwirkung mit niedrigen akustischen bzw. elektrischen Verlusten gewährleisten.To the energy of the acoustic wave within theMain body resonator and keep a sharp resonance frequency ofEnsuring resonators are two principalDesign principles known that have a sufficiently high reflection of theallow acoustic wave at interfaces to achieve asufficient filter effect with low acoustic orensure electrical losses.
Eine Möglichkeit, die Energie der akustischen Welle innerhalb des Resonatorgrundkörpers zu erhalten, besteht darin, den Grundkörper über einem Hohlraum anzuordnen, wobei zwischen der unteren Elektrode und dem Substrat noch eine Membran als dünne Trägerschicht angeordnet sein kann. Diese Anordnung wird auch Bridge-Type Resonator genannt.One way to get the energy of the acoustic wave insideto obtain the basic resonator body consists in theArrange base body over a cavity, with betweenthe lower electrode and the substrate a membrane asthin carrier layer can be arranged. This arrangementis also called bridge-type resonator.
Weitere BAW-Resonatoren vom Mirror-Type verwenden einen sogenannten akustischen Spiegel. Dieser besteht aus einer Vielzahl von Schichtenpaaren mit alternierenden Schichten aus Materialien mit hoher und niedriger akustischer Impedanz. Jede der Schichten hat eine Schichtdicke von Lambda-Viertel, so daß sich die an jeder Grenzfläche reflektierten Wellenanteile konstruktiv überlagern. Grundsätzlich sind bei der Wahl der Schichtdicken Werte möglich, die ungeradzahligen Vielfachen von Lambda-Viertel entsprechen, also λ/4, 3λ/4, . . ., (2n-1)λ/4 mit natürlichen Zahlen n. Aus Gründen der Optimierung der Resonatoreigenschaften kann bei den Spiegelschichtdicken geringfügig von der λ/4, 3λ/4, . . ., (2n-1)λ/4-Regel abgewichen werden. Als Material mit niedriger akustischer Impedanz wird insbesondere SiO2 verwendet, als Material hoher akustischer Impedanz dagegen ein Schwermetall wie Wolfram oder Molybdän, oder auch Aluminiumnitrid. Je höher der Impedanzunterschied zwischen den beiden Materialien, desto weniger Paare werden für einen akustischen Spiegel gebraucht. Konventionelle akustische Spiegel benötigen für gute Reflexion wenigstens zwei λ/4-Schichtenpaare zwischen der unteren Elektrode und dem Substrat. Mit jeder zusätzlichen Schicht reduziert sich jedoch die effektive Kopplung des Resonators und damit die Bandbreite. Gegenüber einem Resonator vom Bridge-Typ kann sich dabei die Bandbreite des Resonators um bis zu 30% reduzieren. Mit solchen Resonatoren ist es darum erheblich aufwendiger, ein Bandpaßfilter mit einer ausreichenden Bandbreite zu realisieren.Other mirror-type BAW resonators use a so-called acoustic mirror. This consists of a multitude of pairs of layers with alternating layers of materials with high and low acoustic impedance. Each of the layers has a layer thickness of lambda quarters, so that the wave components reflected at each interface overlap constructively. In principle, when choosing the layer thicknesses, values are possible that correspond to odd multiples of lambda quarters, ie λ / 4, 3λ / 4,. , ., (2n- 1) λ / 4 with natural numbers n. For reasons of optimizing the resonator properties, the mirror layer thicknesses may differ slightly from λ / 4, 3λ / 4,. , ., (2n-1) λ / 4 rule. SiO2 is used in particular as the material with low acoustic impedance, whereas a heavy metal such as tungsten or molybdenum, or else aluminum nitride, is used as the material with high acoustic impedance. The higher the impedance difference between the two materials, the fewer pairs are needed for an acoustic mirror. Conventional acoustic mirrors require at least two λ / 4-layer pairs between the lower electrode and the substrate for good reflection. With each additional layer, however, the effective coupling of the resonator and thus the bandwidth is reduced. Compared to a bridge-type resonator, the bandwidth of the resonator can be reduced by up to 30%. With such resonators it is therefore considerably more complex to implement a bandpass filter with a sufficient bandwidth.
Ein weiterer Nachteil eines BAW-Resonators vom Mirror-Type besteht in der Komplexität der Verfahren zur Abscheidung und Strukturierung des dafür erforderlichen Mehrschichtaufbaus. Jede λ/4-Schicht erhöht die Komplexität und damit die Kosten des Herstellungsprozesses. Mit der Zahl der nötigen Schichten häufen sich auch die Fehler, so daß über einen gesamten Wafer gesehen eine erhebliche Streuung der Resonanzfrequenzen der Resonatoren und damit der Mittenfrequenz von Filtern in Kauf zu nehmen ist.Another disadvantage of a BAW resonator of the mirror typeconsists in the complexity of the methods of deposition andStructuring the multilayer structure required for this.Each λ / 4 layer increases the complexity and thus the costsof the manufacturing process. With the number of shifts requiredThe errors also pile up, so that over an entire waferseen a significant spread of the resonance frequencies of theResonators and thus the center frequency of filters in purchaseis to be taken.
Da sich mit der Zahl der Schichtpaare für den akustischen Spiegel die Bandbreite des akustischen Spiegels reduziert, wäre beispielsweise in einem Duplexer, welcher zwei Filter mit unterschiedlichen Durchlaßbereichen (Paß-Bändern) besitzt, jeweils ein separater akustischer Spiegel für jeden der beiden Filter erforderlich. Die Komplexität der Herstellung wird somit erhöht.Since the number of layer pairs for the acousticMirror reduces the bandwidth of the acoustic mirror,would be in a duplexer, for example, which has two filterswith different pass bands (pass bands)has a separate acoustic mirror for eachof the two filters required. The complexity of theManufacturing is thus increased.
Schichten mit hoher dielektrischer Konstante, wie insbesondere die Metalle Wolfram und Molybdän, können zu einer Kopplung elektrischer Signale zum Substrat führen, was beispielsweise zu dem unerwünschten Übersprechen und zu einer Erhöhung der Einfügedämpfung führt.High dielectric constant layers, such asIn particular, the metals tungsten and molybdenum can form a couplingelectrical signals lead to the substrate, for exampleto unwanted crosstalk and an increase inInsertion loss leads.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen akustischen Spiegel für einen solchen BAW-Resonator anzugeben, welcher einfacher als bekannte akustische Spiegel herzustellen ist und welcher die oben genannten Nachteile vermeidet.The object of the present invention is therefore aspecify acoustic mirror for such a BAW resonator,which is easier than known acoustic mirrorsis to be produced and which avoids the disadvantages mentioned above.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen akustischen Spiegeln mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sowie ein den akustischen Spiegel umfassender BAW-Resonator, ein aus BAW-Resonatoren aufgebautes Filter sowie ein solche Filter umfassender Duplexer sind weiteren Ansprüchen zu entnehmen.This object is achieved by an acousticMirror with the features of claim 1 solved.Advantageous embodiments of the invention and the acousticComprehensive BAW resonator, one of BAW resonatorsbuilt filter and such a filter more comprehensiveFurther claims can be found in duplexers.
Die Erfindung schlägt vor, einen akustischen Spiegel aus zumindest einem Schichtenpaar von Materialien mit unterschiedlicher akustischer Impedanz anzufertigen, wobei in erfindungsgemäßer Weise als Material mit niedriger akustischer Impedanz ein Low-k-Dielektrikum ausgewählt wird. Wird ein solches Dielektrikum mit einer weiteren Schicht eines Materials mit hoher akustischer Impedanz kombiniert, so wird ein hochreflektierender akustischer Spiegel erhalten. Erfindungsgemäß werden Materialkombinationen für die Spiegelschichtenpaare aufgefunden, die einen hochreflektierenden Spiegel bereits mit nur einem Schichtenpaar ermöglichen.The invention proposes an acoustic mirrorwith at least one layer pair of materialsto produce different acoustic impedance, whereby ininventive way as a material with low acousticImpedance a low-k dielectric is selected. Becomes asuch dielectric with another layer of materialcombined with high acoustic impedance, so ahighly reflective acoustic mirror preserved.According to the invention, material combinations for theMirror layer pairs found that have a highly reflective mirrorenable with just one pair of layers.
Die erfindungsgemäß verwendeten Low-k-Dielektrika sind für mikroelektronische Anwendungen als Isolations-, Abdeck- und Zwischenschichten bekannt. In diese Materialklasse der Low-k-Dielektrika fallen gehärtete Schäume, poröse Oxide und Aerogele sowie vernetzte gehärtete Polymere und andere organische Materialien, welche mit CVD-Technik (Chemical Vapour Deposition) oder SOD-Technik (Spin-On Deposition) als dünne Schichten abgeschieden werden können. Diese Stoffe weisen eine wesentlich niedrige Dielektrizitätskonstante als SiO2 auf und besitzen ein ε von weniger als 3. Zusätzlich besitzen sie noch niedrige Dichten ρ und kleine elastische Konstanten c. Da sich die akustische Impedanz Z nach der Formel
Z = √
berechnet, ergeben sich mit diesen beiden niedrigen Werten c und ρ extrem niedrige akustische Impedanzen, die in Kombination mit Materialien hoher Impedanz Z den erfindungsgemäßen hochreflektiven akustischen Spiegel ergeben. In Verbindung mit Wolfram als Hochimpedanzmaterial ist die Reflektivität eines einzigen λ/4-Schichtenpaares ausreichend, um einen guten akustischen Spiegel für einen BAW-Resonator herzustellen. Unter λ/4-Schichtenpaar sollen im Sinne der Erfindung auch Schichtenpaare mit Schichtdicken von ungeradzahligen Vielfachen von λ/4 verstanden werden, sowie Schichten, die geringfügig von diesem Wert abweichen. Allein die akustische Reflektivität an der Grenzfläche zwischen unterer Elektrode und low-k Dielektrikum beträgt über 90%, wenn als Material für die untere Elektrode Au gewählt wird. Bei Verwendung des konventionellen Materials SiO2 beträgt die akustische Reflektivität an der Au/low-k-Grenzfläche nur 40%. Dabei berechnet sich die akustische Refektivität R an der Grenzfläche zwischen zwei Schichten1 und2 nach der Formel
The low-k dielectrics used according to the invention are known for microelectronic applications as insulation, cover and intermediate layers. This class of low-k dielectric materials includes hardened foams, porous oxides and aerogels, as well as cross-linked hardened polymers and other organic materials, which are deposited as thin layers using CVD (Chemical Vapor Deposition) or SOD (Spin-On Deposition) technology can be. These substances have a significantly lower dielectric constant than SiO2 and have an ε of less than 3. In addition, they also have low densities ρ and small elastic constants c. Since the acoustic impedance Z is according to the formula
Z = √
calculated, these two low values c and ρ result in extremely low acoustic impedances which, in combination with materials of high impedance Z, result in the highly reflective acoustic mirror according to the invention. In combination with tungsten as a high-impedance material, the reflectivity of a single λ / 4-layer pair is sufficient to produce a good acoustic mirror for a BAW resonator. Within the meaning of the invention, λ / 4-layer pair should also be understood to mean layer pairs with layer thicknesses of odd multiples of λ / 4, as well as layers that deviate slightly from this value. The acoustic reflectivity at the interface between the lower electrode and the low-k dielectric alone is over 90% if Au is selected as the material for the lower electrode. When using the conventional material SiO2 , the acoustic reflectivity at the Au / low-k interface is only 40%. The acoustic refectivity R at the interface between two layers1 and2 is calculated using the formula
Z1 entspricht der akustischen Impedanz von Au (ZAu = 63.10^6 kg/s/m^2) und Z2 entspricht der akustischen Impedanz des verwendeten low-k-Dielektrikums (exemplarisch für die low-k-Dielektrika SiLK® und BCB: Zlow-k < 2.10^6 kg/s/m^2) oder der akustischen Impedanz von SiO2 (ZSiO2 = 14.10^6 kg/s/m^2).Z1 corresponds to the acoustic impedance of Au (ZAu = 63.10 ^ 6 kg / s / m ^ 2) and Z2 corresponds to the acoustic impedance of the low-k dielectric used (exemplary for the low-k dielectrics SiLK® and BCB : Zlow-k <2.10 ^ 6 kg / s / m ^ 2) or the acoustic impedance of SiO2 (ZSiO2 = 14.10 ^ 6 kg / s / m ^ 2).
Da die akustische Impedanz eines Materials mit seiner Dichte steigt oder fällt, können erfindungsgemäß Maßnahmen vorgesehen werden, die die Dichte in den Schichten niedriger akustischer Impedanz weiter reduzieren. Vorteilhaft ist es beispielsweise, in der Spiegelschicht mit niedriger akustischer Impedanz Nanoporen vorzusehen. Solche Nanoporen können strukturbedingt in einem entsprechenden Polymeren oder einem Material mit 3D-Struktur vorhanden sein. Nanoporen können aber auch nachträglich erzeugt werden, beispielsweise durch Aufschäumen des Materials mit einem ein Gas freisetzenden Mittel, insbesondere mit einem Treibmittel. Auch Siloxane, die von Silsesquioxanen abgeleitet sind, weisen strukturbedingt Hohlräume auf, die die Dichte und damit die akustische Impedanz reduzieren. Materialien wie Aerogele oder poröse Silikate besitzen ebenfalls Poren und damit eine niedrige Dichte.Because the acoustic impedance of a material with its densityAccording to the invention, measures can rise or fallbe provided which lower the density in the layersfurther reduce acoustic impedance. It is advantageousfor example, in the mirror layer with lower acousticProvide impedance nanopores. Such nanopores canstructurally in a corresponding polymer orMaterial with 3D structure. But nanopores cancan also be generated subsequently, for example byFoaming the material with a gas-releasing oneAgents, especially with a blowing agent. Also siloxanes thatare derived from silsesquioxanes, show structural reasonsVoids on the density and thus the acousticReduce impedance. Materials such as aerogels or porousSilicates also have pores and therefore a low density.
Für die Erfindung bevorzugte Low-k-Dielektrika sind polyaromatische Polymere, die beispielsweise durch Polymerisation von mit Cyclopentadienon und Acetylen substituierten Monomeren der Polyphenylene oder Bisbenzocyclobuten-Monomeren abgeleitet sind. Durch die Polymerisation werden beispielsweise vernetzte Polyphenylene (Handelsname SiLK®) oder vernetzte Bisbenzocyclobutene (Handelsname BCB) erhalten, die für das Beispiel BCB eine Glasübergangstemperatur (maximaleTemperaturstabilität) von mehr als 350°C, eine elastische Konstante von etwa 2 GPa, eine mittlere Dichte von 1,0 g/cm^3 und damit eine akustische Impedanz von nur 1,4 × 10^6 kg/s/m^2 besitzt. Das low-k Dielektrikum SiLK besitzt eine Glasübergangstemperatur (maximale Temperaturstabilität) von mehr als 490°C, eine elastische Konstante von etwa 2,45 GPa, eine mittlere Dichte von 1,2 g/cm^3 und damit eine akustische Impedanz von nur 1,7 × 10^6 kg/s/m^2.Low-k dielectrics are preferred for the inventionpolyaromatic polymers, for example by polymerizationof substituted with cyclopentadienone and acetyleneMonomers of polyphenylenes or bisbenzocyclobutene monomersare derived. The polymerization, for examplecross-linked polyphenylenes (trade name SiLK®) or cross-linkedBisbenzocyclobutene (trade name BCB) obtained for theExample BCB a glass transition temperature(maximum temperature stability) of more than 350 ° C, an elastic constantof about 2 GPa, an average density of 1.0 g / cm ^ 3 and thushas an acoustic impedance of only 1.4 × 10 ^ 6 kg / s / m ^ 2.The low-k dielectric SiLK has oneGlass transition temperature (maximum temperature stability) of more than 490 ° C,an elastic constant of about 2.45 GPa, a medium oneDensity of 1.2 g / cm ^ 3 and thus an acoustic impedance ofonly 1.7 × 10 ^ 6 kg / s / m ^ 2.
Kommerzielle Polymere auf dieser Basis sind beispielsweise aus einem Artikel von S. J. Martin et al.: "Development of a low-dielectric-constant polymer for the fabrication of integrated circuit interconnect" in Adv. Mater 2000, 12, No. 23, December 1, Seite 1769-1778 bekannt und außerdem im Handel erhältlich. Die elastische Konstante dieses Materials liegt im GPa-Bereich und damit über eine Größenordnung unter der elastischen Konstanten des bisher als Niederimpedanzschicht verwendeten SiO2. Da auch die Dichte dieses Materials geringer ist als die von SiO2 ergibt sich die genannte extrem niedrige akustische Impedanz.Commercial polymers on this basis are, for example, from an article by SJ Martin et al .: "Development of a low-dielectric-constant polymer for the fabrication of integrated circuit interconnect" in Adv. Mater 2000, 12, No. 23, December 1, pages 1769-1778 and are also commercially available. The elastic constant of this material lies in the GPa range and is thus an order of magnitude below the elastic constant of the SiO2 previously used as a low-impedance layer. Since the density of this material is also lower than that of SiO2 , the extremely low acoustic impedance mentioned results.
Die hohe thermische Stabilität dieses Materials ist bestens geeignet, um nachfolgende Schichtabscheidungen weiterer Funktionsschichten, wie beispielsweise einer weiteren Hochimpedanzschicht, piezoelektrischen Schichten, Elektroden, Diffusionsbarrieren oder Passivierungen auch bei den dazu erforderlichen hohen Temperaturen zu ermöglichen. Es läßt sich in sehr homogener Schichtstruktur in Spin-On-Technik aufbringen, wobei eine gewünschte Schichtdicke mit hoher Genauigkeit eingestellt werden kann. Mit einem Spiegelschichtenpaar, welches eine solche polyaromatische Schicht umfaßt, wird die Kopplung im BAW-Resonator vergrößert. Damit wird auch die Bandbreite im BAW-Filter um durchschnittlich 14% gegenüber konventionellen akustischen Spiegeln erhöht. Auf diese Weise wird ein BAW-Resonator mit akustischem Spiegel zur vollwertigen Alternative zu einem BAW-Resonator mit Bridge-Struktur.The high thermal stability of this material is excellentsuitable for further layer depositionFunctional layers, such as anotherHigh impedance layer, piezoelectric layers, electrodes,Diffusion barriers or passivations also with thoseto enable required high temperatures. It can be inapply very homogeneous layer structure using spin-on technique,being a desired layer thickness with high accuracycan be adjusted. With a pair of mirror layers, whichcomprising such a polyaromatic layer becomes the couplingenlarged in the BAW resonator. So that is the bandwidthcompared to an average of 14% in the BAW filterconventional acoustic mirrors increased. In this way, aBAW resonator with acoustic mirror for wholesomeAlternative to a BAW resonator with a bridge structure.
Die Prozeßkosten bei der Herstellung eines BAW-Resonators bzw. bereits bei der Herstellung eines akustischen Spiegels für einen BAW-Resonator werden durch die Verringerung der Anzahl notwendiger Spiegelschichten deutlich verringert. Für ein Schichtenpaar Wolfram/polyaromatisches Low-k-Dielektrikum ist nur ein einziges Schichtenpaar erforderlich.The process costs in the manufacture of a BAW resonatoror already during the production of an acoustic mirrorfor a BAW resonator by reducing theNumber of necessary mirror layers significantly reduced. Fora pair of layers of tungsten / polyaromatic low-k dielectriconly a single pair of layers is required.
Durch die Verringerung der Zahl notwendiger Spiegelschichten wird auch die Streuung der Mittenfrequenz über alle auf einem einzigen Wafer hergestellten Resonatoren reduziert. Auch die störende elektrische Kopplung zum Substrat, verursacht insbesondere bei Verwendung von metallischen Hochimpedanzschichten im akustischen Spiegel, wird durch Reduktion der Schichtenzahl im Spiegel und durch Reduktion der relativen dielektrischen Konstanten des Low-k-Dielektrikums vermindert.By reducing the number of mirror layers requiredwill also spread the center frequency over all on onesingle wafer manufactured resonators reduced. Also thedisturbing electrical coupling to the substrateespecially when using metallic high impedance layersin the acoustic mirror, by reducing theNumber of layers in the mirror and by reducing the relativedielectric constants of the low-k dielectric reduced.
Ein neben SiLK® weiteres Material mit niedriger Dielektrizitätskonstante, niedriger Dichte und eine geringe elastische Konstante c ist Benzocyclobuten. Dieses Material ist unter dem Kürzen BCB aus der Mikroelektronik als Dielektrikum, Isolations- und Abdeckschicht bekannt. Auch für erfindungsgemäße akustische Spiegelschichten mit niedriger akustischer Impedanz ist es hervorragend geeignet, da es außerdem eine hohe Schichtdickenhomogenität bei der Aufbringung gewährleistet und gezielt und reproduzierbar in einer gewünschten Dicke auf einem Substrat aufzubringen ist, beispielsweise mittels Spin-On-Technik.Another material with lower than SiLK®Dielectric constant, low density and low elasticConstant c is benzocyclobutene. This material is undershortening BCB from microelectronics as a dielectric,Insulation and cover layer known. Also for the inventionacoustic mirror layers with low acousticImpedance is excellent because it is also highUniformity of layer thickness guaranteed during applicationand targeted and reproducible in a desired thicknessis to be applied to a substrate, for example by means of spinOn technique.
Eine vorteilhafte Anwendung findet ein erfindungsgemäßer akustischer Spiegel in einem BAW-Resonator, bei dem direkt über einem als Träger fungierenden Material zunächst die Schicht hoher akustischer Impedanz, beispielsweise Wolfram, darüber die Schicht niedriger akustischer Impedanz, beispielsweise die genannten polyaromatischen Verbindungen wie SiLK® und BCB oder ein anderes Low-k-Dielektrikum und darüber ein Resonator, bestehend aus einer ersten Elektrode, einer piezoelektrischen Schicht und einer oberen zweiten Elektrode. Als Substratmaterial sind z. B. Glas, Keramik oder Halbleiter geeignet. Auch ist es möglich, ein mehrschichtiges Substrat zu verwenden, wobei einzelne Schichten oder das gesamte Substrat auch aus organischem Material bestehen kann.An inventive application finds an advantageous applicationacoustic mirror in a BAW resonator, in which directly overa layer that acts as a carrierhigh acoustic impedance, for example tungsten, abovethe layer of low acoustic impedance, for examplethe polyaromatic compounds mentioned such as SiLK® andBCB or other low-k dielectric and aboveResonator, consisting of a first electrode, onepiezoelectric layer and an upper second electrode. AsSubstrate material are e.g. B. glass, ceramics or semiconductorssuitable. It is also possible to add a multilayer substrateuse single layers or the entire substratecan also consist of organic material.
Die Schichtdicken für die Schichtenpaare des akustischen Spiegels sind der gewünschten Resonanzfrequenz der Resonatoren und damit der Mittenfrequenz der daraus resultierenden Filter angepaßt. Aufgrund der hohen Bandbreite kann ein gegebenes Schichtenpaar aus λ/4- oder 3λ/4-Schichten nicht nur für eine gegebene Resonanzfrequenz, sondern auch bei anderen innerhalb der Bandbreite des Spiegels liegenden Resonanzfrequenzen bzw. bei Resonatoren mit solchen Resonanzfrequenzen eingesetzt werden.The layer thicknesses for the layer pairs of the acousticAre the desired resonance frequency of the mirrorResonators and thus the center frequency of the resultingFilter adjusted. Due to the high bandwidth, agiven layer pair of λ / 4 or 3λ / 4 layers not onlyfor a given resonance frequency, but also for otherslie within the bandwidth of the mirrorResonance frequencies or resonators with such resonance frequenciesbe used.
Für das Material der unteren Elektrode sind die Metalle Aluminium, Wolfram, Molybdän oder Gold geeignet. Vorteilhaft wird für die untere Elektrodenschicht ein Material mit hoher akustischer Impedanz eingesetzt, wodurch bereits an der Grenzfläche zwischen unterer Elektrode und low-k-Dielektrikum möglichst hohe Reflexion erreicht wird.The metals are for the material of the lower electrodeSuitable for aluminum, tungsten, molybdenum or gold. Advantageousbecomes a high-quality material for the lower electrode layeracoustic impedance used, which already at theInterface between the lower electrode and the low-k dielectricthe highest possible reflection is achieved.
Für die piezoelektrische Schicht wird vorzugsweise ein Material mit hoher Kopplungskonstante gewählt, welches sich homogen in der gewünschten und von der Mittenfrequenz abhängigen Schichtdicke abscheiden läßt. Für BAW-Resonatoren besonders geeignet sind beispielsweise Zinkoxid oder Aluminiumnitrid. Doch sind prinzipiell auch andere piezoelektrische Materialien geeignet, sofern diese die genannten Randbedingungen erfüllen.A is preferably used for the piezoelectric layerMaterial with a high coupling constant selected, which ishomogeneous in the desired and dependent on the center frequencyCan deposit layer thickness. Especially for BAW resonatorszinc oxide or aluminum nitride, for example, are suitable.In principle, however, there are also other piezoelectric onesSuitable materials, provided they meet the specified boundary conditionsfulfill.
Für die obere Elektrodenschicht gilt prinzipiell die gleiche Auswahl wie für die untere Elektrodenschicht. Jede der "unteren" Schichten eines BAW-Resonator-Schichtaufbaus dient als "Substrat" für die darüber aufgebrachte Schicht und muß dementsprechend zumindest den Abscheidebedingungen der darüberliegenden Schicht unbeschädigt standhalten, sowie geringe Oberflächenrauhigkeiten aufweisen, damit an den Grenzflächen keine akustischen Streuungen, Verluste und Wachstumsstörungen auftreten, die die Dynamik der Resonatoren verringern und damit die Einfügedämpfung der resultierenden Filter erhöhen.In principle, the same applies to the upper electrode layerSelection as for the lower electrode layer. Each of the"Lower" layers of a BAW resonator layer structure serve as"Substrate" for the layer applied above and mustaccordingly at least the separation conditions ofwithstand the overlying layer undamaged, as well as minorHave surface roughness, so at the interfacesno acoustic scatter, losses and growth disturbancesoccur that reduce the dynamics of the resonators andthus increasing the insertion loss of the resulting filters.
Bei konventionellen akustischen Spiegeln mit SiO2 als Spiegelschicht mit niedriger akustischer Impedanz macht die Oberflächenrauhigkeit von SiO2 einen Polierprozess (Chemomechanical Polishing CMP als Naßätzprozess, Ionenstrahlätzen als Trockenätzprozess) vor Abscheidung der unteren Elektrode notwendig. Einer der Hauptgründe für die erhöhte Rauhigkeit der obersten SiO2-Schicht des konventionellen akustischen Spiegels liegt darin, daß die SiO2-Schichten als Niederimpedanzschichten die großen Oberflächenrauhigkeiten der Hochimpedanzschichten (W, Mo, AlN) bei der sukzessiven Schichtabscheidung nach oben hin abbilden. Ohne diesen Polierschritt würde die an der Grenzfläche zwischen unterer Elektrode und Niederimpedanzschicht auftretende Rauhigkeit die akustischen Verluste in den Resonatoren erhöhen und damit die Einfügedämpfung der Filter vergrößern. Low-k-Dielektrika wie SiLK® oder BCB, die z. B. in Spin-On-Technik auf eine Hochimpedanzschicht wie z. B. W aufgebracht werden, glätten durch ihre Fließeigenschaften die Rauhigkeiten der darunterliegenden Schicht. Die Oberflächenrauhigkeit der low-k-Dielektrika wie SiLK oder BCB ist, nach Aushärteprozessen der Schichten, selbst äußerst gering. Typische RMS-Rauhigkeiten sind kleiner lnm. Weitere Maßnahmen wie aufwändige und teure Polierprozesse, die eine homogene Grenzfläche gewährleisten sollen, sind damit überflüssig.In conventional acoustic mirrors with SiO2 as a mirror layer with low acoustic impedance, the surface roughness of SiO2 requires a polishing process (chemomechanical polishing CMP as a wet etching process, ion beam etching as a dry etching process) before deposition of the lower electrode. One of the main reasons for the increased roughness of the uppermost SiO2 layer of the conventional acoustic mirror is that the SiO2 layers as low-impedance layers map the large surface roughness of the high-impedance layers (W, Mo, AlN) during the successive layer deposition upwards. Without this polishing step, the roughness occurring at the interface between the lower electrode and the low-impedance layer would increase the acoustic losses in the resonators and thus increase the insertion loss of the filters. Low-k dielectrics such as SiLK® or BCB, which e.g. B. in spin-on technology on a high impedance layer such. B. W are applied, smoothen the roughness of the underlying layer by their flow properties. The surface roughness of the low-k dielectrics such as SiLK or BCB itself is extremely low after the layers have hardened. Typical RMS roughness is smaller. Additional measures such as complex and expensive polishing processes, which are to ensure a homogeneous interface, are therefore superfluous.
Ein BAW-Resonator, oder in etwas veränderter Ausführungsform ein Stacked Crystal Filter, kann als Impedanzelement zum Aufbau eines Reaktanzfilters eingesetzt werden, wie es beispielsweise aus der US 5 910 756 bekannt ist. Ein solcher umfaßt in einer Abzweigeschaltung parallel und seriell verschaltete Resonatoren, wobei die Verschaltung beispielsweise vom Ladder-Type oder vom Lattice-Type sein kann. Unter Beachtung weiterer für die Reaktanzfilter bekannter Designregeln kann auf diese Weise ein Bandpaßfilter geschaffen werden, welches eine für HF-Anwendungen und insbesondere in den gängigen Kommunikationssystemen geforderte Bandbreite aufweist.A BAW resonator, or in a slightly modified embodimenta stacked crystal filter, can be used as an impedance elementStructure of a reactance filter can be used as itis known, for example, from US Pat. No. 5,910,756. Such aincludes parallel and serial in a branch circuitinterconnected resonators, the interconnection for examplecan be of ladder type or lattice type. UnderObservation of other design rules known for the reactance filtersa bandpass filter can be created in this way,which one for RF applications and especially in thecommon communication systems has the required bandwidth.
Bei erfindungsgemäßen BAW-Resonatoren mit erfindungsgemäßem akustischem Spiegel wird bereits für den einzelnen Resonator eine gegenüber bekannten Resonatoren mit konventionellem akustischen Spiegel erhöhte Bandbreite erhalten. Dies läßt sich direkt aus dem Admittanzverlauf des Resonators ablesen, wobei der Abstand zwischen Resonanz- und Antiresonanzfrequenz des Resonators ein Maß für die Bandbreite darstellt.In BAW resonators according to the invention with the inventiveacoustic mirror is already for the individual resonatorone compared to known resonators with conventionalacoustic mirrors get increased bandwidth. This can be doneread directly from the admittance curve of the resonator, wherebythe distance between the resonance and anti-resonance frequency of theResonators is a measure of the bandwidth.
Eine vorteilhafte Anwendung findet ein erfindungsgemäßer BAW-Resonatorfilter mit erfindungsgemäßem akustischen Spiegel in einem Duplexer. Ein solcher Duplexer umfaßt zwei Bandpaßfilter, deren Mittenfrequenzen eng benachbart sind und beispielsweise das Sende- und das Empfangsband eines Kommunikationssystems abdecken. Die beiden Bandpaßfilter eines Duplexers müssen so aufeinander abgestimmt sein, daß jeder Filter bei der Mittenfrequenz des jeweils anderen Filters eine möglichst hohe Dämpfung aufweist. Je nach gefordertem Abstand zwischen den beiden Mittenfrequenzen kann es dazu auch erforderlich sein, daß die beiden zueinanderweisenden Flanken der Durchlaßbereiche der beiden Filter besonders steil eingestellt sind. Für solche Anforderungen sind hochwertige Filter erforderlich, die im Falle von Reaktanzfiltern hochwertige Resonatoren erfordern. Aus BAW-Resonatoren bestehende Reaktanzfilter benötigten dazu bisher Resonatoren, die für jede Resonanzfrequenz einen eigenen auf die Resonanzfrequenz angepaßten akustischen Spiegel erforderten. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen akustischen Spiegel gelingt es nun, einen einzigen, aus nur einem Schichtenpaar bestehenden akustischen Spiegel für die beiden Filter eines Duplexers zu verwenden und dabei dennoch die hohen Anforderungen an die Flankensteilheit, Bandbreite und Nahselekion zu erfüllen. Mit Hilfe der Erfindung gelingt es also, auf nur einem Substrat mit nur einem ganzflächig aufgebrachten erfindungsgemäßen akustischen Spiegel die Resonatoren für zwei in nahe benachbarten Frequenzbereichen arbeitende Filter zu realisieren. Dies vereinfacht die Herstellung und senkt dabei die Kosten. Aufgrund der reduzierten Kopplung über die akustischen Spiegelschichten ist es mit dem erfindungsgemäßen akustischen Spiegel auch möglich, das oder die Schichtenpaare für den akustischen Spiegel ganzflächig aufzubringen und ohne weitere Strukturierung zwischen einzelnen Resonatoren oder einzelnen Filtern den Resonator weiter aufzubauen.A BAW according to the invention is advantageously used.Resonator filter with acoustic mirror according to the invention ina duplexer. Such a duplexer comprises twoBandpass filters, whose center frequencies are closely adjacent andfor example, the transmit and receive bands of oneCover communication system. The two bandpass filters oneDuplexers must be matched so that each filterat the center frequency of the other filterhas the highest possible damping. Depending on the required distanceit can also happen between the two center frequenciesbe required that the two mutually facing flanks of thePassband of the two filters is particularly steepare set. High quality filters are for such requirementsrequired, which in the case of reactance filters high qualityRequire resonators. Consisting of BAW resonatorsReactance filters previously required resonators for thisResonance frequency own on the resonance frequencyadapted acoustic mirror required. With the help ofAcoustic mirror according to the invention now succeeds in aonly acoustic, consisting of only one pair of layersTo use mirrors for the two filters of a duplexerand yet the high demands on theSlope, bandwidth and near selection to meet. With helpThe invention thus succeeds in using only one substratean acoustic applied according to the entire surfaceMirror the resonators for two in close neighboring onesRealize filters operating frequency ranges. Thissimplifies production and reduces costs. by virtue ofthe reduced coupling via the acousticIt is also mirror layers with the acoustic mirror according to the inventionpossible, the layer or layers for the acousticApply mirrors all over and without furtherStructuring between individual resonators or individual filtersto further build the resonator.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert.The invention is described below with reference toExemplary embodiments and the associated figures explained in more detail.
Fig. 1a zeigt im schematischen Querschnitt einen BAW-Resonator mit einem erfindungsgemäßen akustischen Spiegel.Fig. 1a shows in schematic cross section, a BAW resonator with an inventive acoustic mirror.
Fig. 1b zeigt im schematischen Querschnitt einen Stacked Crystal Filter (SCF) mit einem erfindungsgemäßen akustischen Spiegel.FIG. 1b shows in schematic cross section, a Stacked Crystal Filter (SCF) with an inventive acoustic mirror.
Fig. 2 zeigt exemplarisch eine Oberflächentopographie des low-k-Dielektrikums BCB, die mittels Rasterkraftmikroskopie erstellt wurde.Fig. 2 shows an example of a surface topography of the low-k dielectric BCB, which was created by atomic force microscopy.
Fig. 3 zeigt die Admittanzkurven eines erfindungsgemäßen BAW-Resonator verglichen mit der Admittanzkurve eines herkömmlichen Resonators.Fig. 3 shows the admittance curves of a BAW resonator according to the invention compared with the admittance curve of a conventional resonator.
Fig. 4a zeigt exemplarisch einen möglichen Aufbau eines Reaktanzfilters in Ladder-Type-Struktur.FIG. 4a shows an example of a possible structure of a reactance in a ladder-type structure.
Fig. 4b zeigt exemplarisch einen weiteren möglichen Aufbau eines Reaktanzfilters in Ladder-Type-Struktur.FIG. 4b shows an example of a further possible construction of a reactance in a ladder-type structure.
Fig. 4c zeigt exemplarisch einen möglichen Aufbau eines Reaktanzfilters in Lattice-Struktur.Fig. 4c shows an example of a possible structure of a reactance in Lattice structure.
Fig. 4 zeigt die Durchlaßkurve eines aus erfindungsgemäßen aus BAW-Resonatoren aufgebauten Reaktanzfilters.Fig. 4 shows the transmission curve of a of the present invention from BAW resonators constructed reactance.
Fig. 5 zeigt exemplarisch die Durchlaßkurve eines aus erfindungsgemäßen BAW-Resonatoren aufgebauten Reaktanzfilters, verglichen mit der Durchlaßkurve eines aus herkömmlichen BAW-Resonatoren aufgebauten Reaktanzfilters.Fig. 5 shows the transmission curve shows an example of a system constructed of BAW resonators reactance as compared with the transmission curve of a constructed from conventional BAW resonators reactance.
Fig. 6 zeigt die Durchlaßkurven eines aus erfindungsgemäßen BAW-Resonatoren aufgebauten Duplexers (Kurven2), verglichen mit den Durchlaßkurven eines aus herkömmlichen BAW-Resonatoren aufgebauten Duplexers (Kurven1).Fig. 6 shows the transmission curves of a system constructed of BAW resonators duplexer (curves2), compared with the transmission curves of a system constructed from conventional BAW resonators duplexer (curves1).
Fig. 7 zeigt die Durchlaßkurven eines aus erfindungsgemäßen BAW-Resonatoren aufgebauten Duplexers als Funktion von Schichtdickenabweichungen des Low-k-Dielektrikums.Fig. 7 shows the transmission curves of a system constructed of BAW resonators duplexer as a function of layer thickness variations of the low-k dielectric.
Fig. 8 zeigt die Durchlaßkurven eines aus erfindungsgemäßen BAW-Resonatoren aufgebauten Duplexers als Funktion von Schichtdickenabweichungen der Hochimpedanzschicht des erfindungsgemäßen akustischen Spiegels.Fig. 8 shows the transmission curves of a system constructed of BAW resonators duplexer as a function of layer thickness variations of the high impedance layer of the acoustic mirror according to the invention.
Fig. 1a zeigt im schematischen Querschnitt einen BAW-Resonator mit einem erfindungsgemäßen akustischen Spiegel, dessen Spiegelschichten unabhängig voneinander als λ/4-Schichten oder 3λ/4-Schichten ausgeführt sein können. Geringe Abweichungen von diesen Bedingungen dienen der Optimierung der Resonatoreigenschaften. Unter dem schematischen Querschnitt ist ein elektronisches Ersatzschaltbild des BAW-Resonators angegeben. Dieser ist auf einem Substrat S aufgebaut, welches lediglich als mechanisch fester Träger dient. Dementsprechend breit ist die Auswahl der dafür geeigneten Materialien. Direkt auf dem Substrat ist eine erste Schicht HZ mit hoher akustischer Impedanz aufgebracht, beispielsweise eine Wolfram-Schicht. Diese weist eine Impedanz von ungefähr 105 × 106 kg/sm2 auf. Die Dicke der Schicht HZ ist so gewählt, daß sie bei der gewünschten Resonanzfrequenz des BAW-Resonators und der im Material (Wolfram) gegebenen Ausbreitungsgeschwindigkeit der akustischen Welle eine Dicke von λ/4 aufweist. Dies sind beispielsweise bei einer Resonanzfrequenz von 2,1 GHz eine Dicke von 611 nm. Über der Schicht HZ ist als weitere Schicht mit einer Dicke von λ/4 oder einer Dicke von 3λ/4 ein Low-k-Dielektrikum angeordnet, beispielsweise eines Materials, welches unter dem Namen SiLK® von der Dow Chemical Corporation als Dielektrikum vertrieben wird. Das Materialsystem SiLK® besteht aus vernetzten Polyphenylenen, die durch Polymerisation von mit Cyclopentadienon und Acetylen substituierten Monomeren erhalten werden können. Das akustisch sehr ähnliche Material, BCB, besteht aus vernetzten Bisbenzocyclobutenen. Bei Verwendung von SiLK® oder BCB ergeben sich für die Spiegelschichtdicken exemplarisch folgende Werte: bei einer Resonanzfrequenz von 2,1 GHz wird die Spiegelschichtdicke einer λ/4-Schicht zu etwa 165 nm, und die Spiegelschichtdicke einer 3λ/4-Schicht zu etwa 500 nm gewählt.Fig. 1a shows in schematic cross section, a BAW resonator with an inventive acoustic mirror, the mirror layers may be carried out independently from each other than λ / 4 layers or 3λ / 4 layers. Slight deviations from these conditions serve to optimize the resonator properties. An electronic equivalent circuit diagram of the BAW resonator is given below the schematic cross section. This is built up on a substrate S, which serves only as a mechanically firm support. The choice of suitable materials is correspondingly broad. A first layer HZ with high acoustic impedance is applied directly to the substrate, for example a tungsten layer. This has an impedance of approximately 105 × 106 kg / sm2 . The thickness of the layer HZ is chosen so that it has a thickness of λ / 4 at the desired resonance frequency of the BAW resonator and the propagation speed of the acoustic wave given in the material (tungsten). At a resonance frequency of 2.1 GHz, for example, this is a thickness of 611 nm. A low-k dielectric, for example of a material, is arranged above the layer HZ as a further layer with a thickness of λ / 4 or a thickness of 3λ / 4 , which is sold under the name SiLK® by Dow Chemical Corporation as a dielectric. The SiLK® material system consists of cross-linked polyphenylenes, which can be obtained by polymerizing monomers substituted with cyclopentadienone and acetylene. The acoustically very similar material, BCB, consists of cross-linked bisbenzocyclobutenes. When using SiLK® or BCB, the following values result for the mirror layer thicknesses: at a resonance frequency of 2.1 GHz, the mirror layer thickness of a λ / 4 layer becomes approximately 165 nm, and the mirror layer thickness of a 3λ / 4 layer approximately 500 nm selected.
Mit der gegebenen Materialkombination W/SiLK® kann ein breitbandiger akustischer Spiegel A realisiert werden, der mehr als 95% Reflektivität für die akustische Energie einer Welle der genannten Mittenfrequenz besitzt. Der akustische Spiegel A kann aber noch weitere Schichtenpaare umfassen, also weitere Schichten mit hoher akustischer Impedanz HZ und weitere Schichten mit niedriger Impedanz LK. Diese Schichten werden alternierend in der gewünschten Anzahl übereinander angeordnet. Über der Schicht aus dem Low-k-Material LK wird die untere Elektrode des BAW-Resonators, oder ein Haftvermittler, Diffusionsbarrieren, oder Wachstumsschichten gebildet, beispielsweise durch CVD-Abscheidung oder Sputtern von einer Molybdänschicht mit einer Schichtdicke von ca. 195 nm.With the given material combination W / SiLK® one canbroadband acoustic mirror A can be realized, themore than 95% reflectivity for the acoustic energy of oneHas the wave of said center frequency. The acousticMirror A can, however, also comprise further pairs of layers,so further layers with high acoustic impedance HZ andfurther layers with low impedance LK. These layersare alternately stacked in the desired numberarranged. Over the layer of the low-k material LK isthe lower electrode of the BAW resonator, or aAdhesion promoter, diffusion barriers, or growth layersformed, for example by CVD deposition or sputteringa molybdenum layer with a layer thickness of approx. 195 nm.
Über der unteren Elektrode E1 wird nun eine piezoelektrische Schicht P aufgebracht, beispielsweise eine Zinkoxidschicht. Als Aufbringverfahren sind beispielsweise Sputter-Verfahren geeignet. Die piezoelektrische Schicht P kann jedoch auch aus anderen Materialien bestehen, beispielsweise aus Aluminiumnitrid oder einem anderen geeigneten, piezoelektrischen Material.A piezoelectric is now placed over the lower electrode E1Layer P applied, for example a zinc oxide layer.Sputter processes are examples of application processessuitable. However, the piezoelectric layer P can also be made ofother materials, for exampleAluminum nitride or other suitable piezoelectricMaterial.
Als obere Elektrode des BAW-Resonators wird über der piezoelektrischen Schicht P eine zweite Elektrodenschicht E2 angeordnet, nicht notwendigerweise aus dem gleichen Material wie die erste Elektrodenschicht E1. In vielen Fällen wird die obere Elektrode E1 zusätzlich mit Tuning-, Trimming-, oder Passivierungsschichten versehen.As the top electrode of the BAW resonator, thepiezoelectric layer P a second electrode layer E2arranged, not necessarily of the same material asthe first electrode layer E1. In many casesupper electrode E1 additionally with tuning, trimming, orPassivation layers provided.
Die Resonanzfrequenz des BAW-Resonators bestimmt sich näherungsweise nach der Formel f = v/2L0, wobei L0 die Schichtdicke des BAW-Resonators ist und sich aus den Schichtdicken der piezoelektrischen Schicht P und der beiden Elektrodenschichten E1 und E2 zusammensetzt. Für die Hauptschwingungsmode des BAW-Resonators wird die Dicke auf λ/2 eingestellt. Möglich ist es jedoch auch, die Dicke d auf ein Vielfaches von λ/2 einzustellen und dementsprechend höhere Schwingungsmoden anzuregen. Neben dem schematischen Querschnitt zeigtFig. 1a noch das elektronische Ersatzschaltbild eines BAW-Resonators.The resonance frequency of the BAW resonator is determined approximately according to the formula f = v / 2L0 , where L0 is the layer thickness of the BAW resonator and is composed of the layer thicknesses of the piezoelectric layer P and the two electrode layers E1 and E2. The thickness is set to λ / 2 for the main vibration mode of the BAW resonator. However, it is also possible to set the thickness d to a multiple of λ / 2 and accordingly to stimulate higher vibration modes. In addition to the schematic cross section,FIG. 1a also shows the electronic equivalent circuit diagram of a BAW resonator.
Fig. 1b zeigt im schematischen Querschnitt einen Stacked Crystal Filter (SCF) mit einem erfindungsgemäßen akustischen Spiegel, dessen Spiegelschichten unabhängig voneinander als λ/4-Schichten oder 3λ/4-Schichten ausgeführt sein können. Geringe Abweichungen von diesen Bedingungen dienen der Optimierung der SCF-Eigenschaften. Der SCF entspricht im prinzipiellen Aufbau einem BAW-Resonator, der mit einem zweiten Resonator elektrisch und akustisch gekoppelt ist. Unter dem schematischen Querschnitt ist ein elektronisches Ersatzschaltbild des SCF angegeben. Verschiedene Ausführungsbeispiele und Abwandlungen von SCFs finden sich in einem Artikel von K. M. Lakin et al.: "High Performance Stacked Crystal Filters for GPS and Wide Bandwidth Applications" in IEEE 2001 Ultrasonics Symposium Paper 3E-6, October 9, 2001.FIG. 1b shows in schematic cross section, a Stacked Crystal Filter (SCF) with an inventive acoustic mirror, the mirror layers may be carried out independently from each other than λ / 4 layers or 3λ / 4 layers. Slight deviations from these conditions serve to optimize the SCF properties. The basic structure of the SCF corresponds to a BAW resonator, which is electrically and acoustically coupled to a second resonator. An electronic equivalent circuit diagram of the SCF is given below the schematic cross section. Various exemplary embodiments and modifications of SCFs can be found in an article by KM Lakin et al .: "High Performance Stacked Crystal Filters for GPS and Wide Bandwidth Applications" in IEEE 2001 Ultrasonics Symposium Paper 3E-6, October 9, 2001.
Ein SCF wird, wie in den vorangegangenen Absätzen zuFig. 1a beschrieben, zunächst wie ein BAW-Resonator aufgebaut. Dabei sind verwendete Materialien, Herstellungstechniken und Prozessabläufe ähnlich. Über der Elektrodenschicht E2, welche auf einer piezoelektrischen Schicht P1 abgeschieden ist, wird beispielsweise mittels Sputter-Technik eine zweite piezoelektrische Schicht P2 aufgebracht. Diese wiederum wird von einer obersten Elektrode E3 bedeckt.An SCF, as described in the previous paragraphs relating toFIG. 1a, is initially constructed like a BAW resonator. The materials, manufacturing techniques and processes used are similar. A second piezoelectric layer P2 is applied over the electrode layer E2, which is deposited on a piezoelectric layer P1, for example by means of sputtering technology. This in turn is covered by an uppermost electrode E3.
In einer möglichen Abwandlung des SCFs werden zwischen Elektrode E2a und einer weiteren darauf abgeschiedenen Elektrode E2b ein- oder mehrere akustische Spiegelschichten eingefügt, welche die elektrische und die akustische Kopplung zwischen dem Resonator E1-P1-E2a und dem Resonator E2b-P2-E3 verändern. In diesen Spiegelschichten, die als λ/4- oder auch 3λ/4-Schichten ausgeführt sein können, können Low-k-Dielektrika wie beispielsweise SiLK oder BCB als Niederimpedanzschichten verwendet werden. Unter dem schematischen Querschnitt ist ein elektronisches Ersatzschaltbild der einfachen Ausführungsform des SCF angegeben.In a possible modification of the SCF, betweenElectrode E2a and another electrode deposited thereonE2b one or more acoustic mirror layers inserted,which is the electrical and acoustic coupling betweenthe resonator E1-P1-E2a and the resonator E2b-P2-E3change. In these mirror layers, the λ / 4- or also3λ / 4 layers can be implemented, low-kDielectrics such as SiLK or BCB asLow impedance layers are used. Under the schematicCross section is an electronic equivalent circuit diagram of the simpleEmbodiment of the SCF specified.
Fig. 2 zeigt exemplarisch eine Oberflächentopographie des low-k-Dielektrikums BCB, die mittels Rasterkraftmikroskopie auf einem Gebiet von 2 µm × 2 µm erstellt wurde. Die Aufnahme zeigt, daß das Low-k-Dielektrikum nach Aushärtung mit RMS = 0,28 nm eine sehr niedrige Oberflächenrauhigkeit aufweist. Dieser geringe Wert stellt sicher, daß folgende Schichten wie z. B. Elektroden ungestört aufgewachsen werden können, und daß an der Grenzfläche zwischen Low-k-Dielektrikum und Elektrode keine akustischen Verluste und Streuungen auftreten, welche die Dynamik der Resonatoren verringern und damit die Einfügedämpfung der Filter erhöhen. Low-k-Dielektrika wie BCB oder SiLK®, die in Spin-On-Technik auf Oberflächen aufgebracht werden, glätten zusätzlich durch ihre Fließeigenschaften die Rauhigkeiten der darunterliegenden Schichten. Die Grenzflächenrauhigkeiten, die sich in konventionellen Spiegeln nach oben hin kumulativ fortsetzen können, werden bei diesen low-k-Dielektrika nicht weiter nach oben abgebildet. Maßnahmen wie das Polieren von Oberflächen, die bei konventionellen Spiegeln mit SiO2 als oberster Niederimpedanzschicht notwendig werden können, sind hiermit bei den erfindungsgemäßen akustischen Spiegeln überflüssig.Fig. 2 shows an example of a surface topography of the low-k dielectric BCB, the × 2 microns by means of atomic force microscopy in a field of 2 microns was created. The photo shows that the low-k dielectric has a very low surface roughness after curing with RMS = 0.28 nm. This low value ensures that the following layers such. B. electrodes can be grown undisturbed, and that no acoustic losses and scattering occur at the interface between the low-k dielectric and the electrode, which reduce the dynamics of the resonators and thus increase the insertion loss of the filter. Low-k dielectrics such as BCB or SiLK®, which are applied to surfaces using spin-on technology, additionally smooth out the roughness of the layers below thanks to their flow properties. The interface roughness, which can accumulate upwards in conventional mirrors, is not shown further up in these low-k dielectrics. Measures such as the polishing of surfaces, which may be necessary in the case of conventional mirrors with SiO2 as the top low-impedance layer, are therefore superfluous in the acoustic mirrors according to the invention.
Fig. 3 zeigt den Admittanzverlauf eines mit einem erfindungsgemäßen akustischen Spiegel A versehenen BAW-Resonators. Dessen Kurve2 wird mit einer Kurve1 verglichen, die anhand eines herkömmlichen BAW-Resonators mit einem herkömmlichen akustischen Spiegel ermittelt wird. Dieser bekannte akustische Spiegel ist aus zwei λ/4 Schichtenpaaren SiO2/W aufgebaut. Aus der Figur zeigt sich, daß mit dem erfindungsgemäßen Resonator eine höhere Bandbreite erhalten wird als mit dem Resonator mit herkömmlichem Spiegel. Die Bandbreite ergibt sich aus dem Abstand zwischen der Resonanzfrequenz fr und der Antiresonanzfrequenz fa. Die Breitbandigkeit ist die beste Voraussetzung, auch ein Bandpaßfilter mit erhöhter Bandbreite herzustellen. Aus derFig. 3 ergibt sich eine Zunahme der Bandbreite von 9,4 MHz. Gegenüber der Bandbreite eines BAW-Resonators mit konventionellem Spiegel von 57,5 MHz bedeutet dies eine Bandbreitenzunahme von 16%. Die dargestellten Admittanzverläufe entsprechen BAW-Resonatoren mit Gold und Aluminium als Elektrodenmaterial. Als Substrat dient Silizium.Fig. 3 shows the admittance curve of an invention provided with an acoustic mirror A BAW resonator. Its curve2 is compared with a curve1 , which is determined using a conventional BAW resonator with a conventional acoustic mirror. This known acoustic mirror is made up of two λ / 4 pairs of layers of SiO2 / W. From the figure it can be seen that a higher bandwidth is obtained with the resonator according to the invention than with the resonator with a conventional mirror. The bandwidth results from the distance between the resonance frequency fr and the anti-resonance frequency fa . Broadband is the best prerequisite for producing a bandpass filter with increased bandwidth. FromFig. 3 results in an increase in the bandwidth of 9.4 MHz. Compared to the bandwidth of a BAW resonator with a conventional mirror of 57.5 MHz, this means a bandwidth increase of 16%. The admittance curves shown correspond to BAW resonators with gold and aluminum as the electrode material. Silicon serves as the substrate.
Die verbesserten Eigenschaften des erfindungsgemäßen Resonators werden insbesondere auf die günstigen Eigenschaften der Low-k-Dielektrikumsschicht LK zurückgeführt, die gegenüber dem bisher dafür verwendeten Siliziumdioxid in wesentlichen Parametern verbessert ist. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick der wichtigsten Eigenschaften des bekannten Materials (SiO2) und des erfindungsgemäß verwendeten polyaromatischen SiLK®:
The improved properties of the resonator according to the invention are in particular attributed to the favorable properties of the low-k dielectric layer LK, which is improved in essential parameters compared to the silicon dioxide previously used for this. The following table provides an overview of the most important properties of the known material (SiO2 ) and the polyaromatic SiLK® used in accordance with the invention:
Fig. 4 zeigt drei beispielhafte Möglichkeiten, wie ein Reaktanzfilter aus mehreren BAW-Resonatoren aufgebaut werden kann. In den Ladder-Type-Strukturen vonFig. 4a undFig. 4b wird zumindest ein Resonator Rs zwischen dem Filtereingang und dem Filterausgang in Serie geschaltet. Parallel dazu wird mindestens ein weiterer Resonator Rp auf Masse geschaltet. Die Resonanzfrequenz des im Serienarm angeordneten Resonators Rs wird dabei so gewählt, daß sie ungefähr bei der Antiresonanzfrequenz des Resonators Rp im parallelen Zweig des Filters liegt: fap = frs.FIG. 4 shows three exemplary possibilities of how a reactance filter can be constructed from several BAW resonators. In the ladder-type structures ofFig. 4a andFig. 4b a resonator R is at least connecteds between the filter input and the filter output in series. At the same time, at least one further resonator Rp is connected to ground. The resonance frequency of the resonator Rs arranged in the series arm is chosen so that it lies approximately at the anti-resonance frequency of the resonator Rp in the parallel branch of the filter: fap = frs .
Vorzugsweise besteht ein Reaktanzfilter aus einer Ladder-Type-Struktur, bei der mehrere in Serie geschaltete BAW-Resonatoren Rs1, Rs2 und Rs3 und mehrere parallel dazu geschaltete Resonatoren Rp1, Rp2 wie dargestellt miteinander verschaltet sind. Beginnend an einem Ein- oder Ausgang kann die Struktur abgekürzt mit den Buchstaben p für paralleler Resonator mit Rp bzw. s für serieller Resonator Rs angegeben werden. Dargestellt ist inFig. 4a z. B. eine Struktur s-p-s-p-s mit fünf Resonatoren, während inFig. 4b eine Struktur p-s-p-s-p-s mit sechs Resonatoren gezeigt ist. Die Ladder-Type-Struktur kann um beliebige weitere serielle und parallele Resonatoren erweitert werden, wobei jeder parallele Resonator Rp aus zwei parallel geschalteten Parallelresonatoren und jeder serielle Resonator Rs aus zwei in Serie geschalteten Resonatoren zusammengesetzt sein kann. Die bekannten Designregel für Ladder-Type-Filter können angewendet werden.A reactance filter preferably consists of a ladder-type structure in which a plurality of BAW resonators Rs1 , Rs2 and Rs3 connected in series and a plurality of resonators Rp1 , Rp2 connected in parallel are interconnected as shown. Starting at an input or output, the structure can be abbreviated with the letters p for parallel resonator with Rp or s for serial resonator Rs . Is shown inFig. 4a z. B. a structure spsps with five resonators, while inFIG. 4b a structure pspsps with six resonators is shown. The ladder-type structure can be expanded by any further serial and parallel resonators, wherein each parallel resonator Rp can be composed of two parallel resonators connected in parallel and each serial resonator Rs can be composed of two resonators connected in series. The well-known design rule for ladder-type filters can be applied.
Fig. 4c zeigt die Lattice-Type-Struktur eines Reaktanzfilters, der aus BAW-Resonatoren aufgebaut ist. Diese Struktur wird vorzugsweise für den sog. Balanced-Balanced-Modus von Filtern eingesetzt.Fig. 4c, the lattice-type structure exhibits a reactance, the BAW resonators is constructed of. This structure is preferably used for the so-called balanced-balanced mode of filters.
Fig. 5 zeigt das Durchlaßverhalten eines aus erfindungsgemäßen BAW-Resonatoren aufgebauten Bandpaßfilters mit Ladder-Type-Struktur. Die Durchlaßkurve2 des erfindungsgemäßen BAW-Resonators ist dabei einer Durchlaßkurve1 gegenübergestellt, die mit einem Filter mit herkömmlichen BAW-Resonatoren bestimmt wird. Als Vergleich werden dazu wieder BAW-Resonatoren mit einem akustischen Spiegel aus zwei λ/4-Schichtenpaaren SiO2/W herangezogen. Es zeigt sich, daß das neuartige Filter gegenüber einem herkömmlichen Filter eine erhöhte Bandbreite bei mindestens gleich guter Einfügedämpfung und gleich guter Sperrbereichsunterdrückung aufweist. Die Bandbreite nimmt beispielsweise um 14% zu. Die Einfügedämpfung ändert sich praktisch nicht. Auf diese Weise ist es möglich, anstelle von Zinkoxid Aluminiumnitrid zu verwenden, welches wegen seiner niedrigeren Kopplung ansonsten eine niedrigere Bandbreite aufweist. Durch die relative Bandbreitenvergrößerung bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Spiegels kann der Effekt bei ansonsten gleichen Spezifikationen kompensiert werden. Ebenso ist es mit dem erfindungsgemäßen akustischen Spiegel möglich, eine durch eine mindere Qualität der Piezo-Schicht P bewirkte Reduktion der Bandbreite zu kompensieren.Fig. 5 shows the transmission behavior of a system constructed of BAW resonators bandpass filter with ladder-type structure. The transmission curve2 of the BAW resonator according to the invention is compared with a transmission curve1 , which is determined with a filter with conventional BAW resonators. BAW resonators with an acoustic mirror consisting of two λ / 4-layer pairs of SiO2 / W are again used as a comparison. It has been shown that the novel filter has an increased bandwidth compared to a conventional filter with at least equally good insertion loss and equally good blocking range suppression. For example, the bandwidth increases by 14%. The insertion loss practically does not change. In this way it is possible to use aluminum nitride instead of zinc oxide, which otherwise has a lower bandwidth because of its lower coupling. The effect of the same bandwidth can be compensated for by the relative increase in bandwidth when using a mirror according to the invention. It is also possible with the acoustic mirror according to the invention to compensate for a reduction in the bandwidth caused by a lower quality of the piezo layer P.
Durch die Erhöhung der Grenzflächenreflexion und der Breitbandigkeit des erfindungsgemäßen akustischen Spiegels ergibt sich auch eine gewisse Dickentoleranz für die Dicke der λ/4- und 3λ/4-Schichten. So ist es möglich, ein und dieselbe Schichtdicke für die akustischen Spiegelschichten zweier unterschiedlicher Filter zu verwenden, deren Resonanzfrequenzen nahe beieinander liegen, beispielsweise wie ein Duplexer mit einem RX-Filter und einem TX-Filter für den 3G-Standard UMTS.By increasing the interface reflection and theBroadbandness of the acoustic mirror according to the invention resultsthere is also a certain thickness tolerance for the thickness of the λ / 4-and 3λ / 4 layers. So it is possible to be one and the sameLayer thickness for the acoustic mirror layers of twoto use different filters, their resonance frequenciesare close to each other, for example like a duplexeran RX filter and a TX filter for the 3G standard UMTS.
Fig. 6 zeigt die Durchlaßkurven für RX- und TX-Filter eines UMTS-Duplexers, wobei in der Figur die Kurven für einen Duplexer mit erfindungsgemäßen BAW-Resonatoren den Filterkurven von herkömmlichen BAW-Resonatoren mit dem genannten konventionellen akustischen Spiegel gegenübergestellt sind. Während für die Kurve1 mit dem konventionellen akustischen Spiegel die λ/4-Schichten separat für RX- und TX-Filter optimiert und auf unterschiedliche Schichthöhen eingestellt sind, wird für den aus erfindungsgemäßen BAW-Resonatoren bestehenden Duplexer gemäß der Durchlaßkurve2 ein einheitlicher akustischer Spiegel mit mittleren Schichtdicken für die λ/4-Schichten eingesetzt, beispielsweise in einer auf die Mittenfrequenz des RX-Filters optimierten Schichtdicke. Man erkennt, daß trotz dieser Vereinfachung sowohl TX- als auch RX-Filter den vorgegebenen Spezifikationen genügen. In der Figur sind die einzuhaltenden Grenzwerte, die im Durchlaßbereich unterhalb der Kurve, im Sperrbereich über der Kurve liegen müssen, in Form von waagerechten Balken eingezeichnet. Die vereinfachte Herstellung eines erfindungsgemäßen UMTS-Duplexers mit einheitlichem akustischem Spiegel ist möglich, da der erfindungsgemäße Spiegel mit nur einem λ/4-Schichtenpaar über einen größeren Frequenzbereich als konventionelle Spiegel konstante Reflexionseigenschaften besitzt. Dies trägt letztlich zur Breitbandigkeit des erfindungsgemäßen Spiegels bei, welche die Herstellung von RX-Filtern und TX-Filtern von Duplexern auf einem einzigen Substrat mit identischen Spiegeln bzw. mit einheitlichem Spiegel ermöglicht. Damit reduzieren sich die Prozeßkomplexität und die Herstellungskosten erheblich. Trotz einheitlicher bzw. identischer Spiegelschichtdicken für RX- und TX-Filter nimmt die Bandbreite auch hier für TX-Filter um 13% und für den RX-Filter um 14% zu. Während der TX-Filter eine wie inFig. 4a dargestellte Ladder-Type-Struktur aufweist, weist der RX-Filter am Eingang einen weiteren parallelen Resonator Rp auf.Fig. 6 shows the transmission curves for RX and TX filters of a UMTS duplexer, in the figure the curves for a duplexer with BAW resonators according to the invention are compared to the filter curves of conventional BAW resonators with the conventional acoustic mirror mentioned. While for the curve1 with the conventional acoustic mirror the λ / 4 layers are separately optimized for RX and TX filters and set to different layer heights, a uniform acoustic mirror is used for the duplexer consisting of BAW resonators according to the invention in accordance with the transmission curve2 used with medium layer thicknesses for the λ / 4 layers, for example in a layer thickness optimized for the center frequency of the RX filter. It can be seen that despite this simplification, both TX and RX filters meet the specified specifications. In the figure, the limit values to be observed, which must lie below the curve in the pass band and above the curve in the restricted band, are shown in the form of horizontal bars. The simplified production of a UMTS duplexer according to the invention with a uniform acoustic mirror is possible since the mirror according to the invention with only one λ / 4 layer pair has constant reflection properties over a larger frequency range than conventional mirrors. Ultimately, this contributes to the broadband nature of the mirror according to the invention, which enables the production of RX filters and TX filters of duplexers on a single substrate with identical mirrors or with a uniform mirror. This significantly reduces process complexity and manufacturing costs. Despite uniform or identical mirror layer thicknesses for RX and TX filters, the bandwidth here also increases by 13% for TX filters and by 14% for the RX filters. While the TX filter has a ladder-type structure as shown inFIG. 4a, the RX filter has a further parallel resonator Rp at the input.
In einem weiteren Versuch wird die Abhängigkeit der Filtereigenschaften von Schichtdickenschwankungen innerhalb des akustischen Spiegels ermittelt. Dazu wird anhand des bereits beschriebenen RX/TX-Filterpaares für einen UMTS-Duplexer mit erfindungsgemäßem akustischen Spiegel die Schichtdicke des Low-k-Dielektrikums (hier: SiLK®) abweichend vom optimalen Wert (hier: 165 nm) um +/- 13 nm variiert.Fig. 7 zeigt die beiden Kurven mit jeweils nicht optimalen Schichtdicken, wobei die Abweichung immerhin +/- 7, 8% vom Zielwert 165 nm beträgt. Es zeigt sich, daß die beiden nicht optimalen Schichtdicken der genannten Spiegelschicht dennoch zu Bandpaßfiltern führen, die die vorgegebenen Spezifikationen gerade noch erfüllen. Dies zeigt, daß mit dem erfindungsgemäßen akustischen Spiegel relative Schichtdickenschwankungen der einzelnen Spiegelschichten von ca. +/- 7% erlaubt sind. Damit ist die erlaubte Schichtdickenschwankung wesentlich höher als die maximale mit dem SiLK-Material in Kauf zu nehmende (laut Herstellerspezifikationen ist eine Schichtdickengenauigkeit von kleiner +/- 0,5% bei Abscheidung in SOD-Technik möglich).In a further experiment, the dependency of the filter properties on fluctuations in layer thickness within the acoustic mirror is determined. For this purpose, the layer thickness of the low-k dielectric (here: SiLK®) deviates from the optimal value (here: 165 nm) by +/- 13 nm using the RX / TX filter pair already described for a UMTS duplexer with an acoustic mirror according to the invention varied.FIG. 7 shows the two curves, each with non-optimal layer thicknesses, the deviation being at least 7.8% from the target value of 165 nm. It can be seen that the two non-optimal layer thicknesses of the mirror layer mentioned nevertheless lead to bandpass filters which just still meet the specified specifications. This shows that with the acoustic mirror according to the invention, relative layer thickness fluctuations of the individual mirror layers of approximately +/- 7% are permitted. The permitted layer thickness fluctuation is thus significantly higher than the maximum that can be accepted with the SiLK material (according to the manufacturer's specifications, a layer thickness accuracy of less than +/- 0.5% is possible with deposition using SOD technology).
InFig. 8 wird die Schichtdicke der ersten Hochimpedanz-Spiegelschicht (hier: Wolfram) abweichend vom optimalen Wert (hier: 611 nm) um +/- 300 nm variiert. Die beiden Durchlaßkurven mit jeweils nicht optimalen Schichtdicken sind, wie inFig. 8 ersichtlich, nahezu nicht unterscheidbar, obwohl die Schichtdickenabweichung für die Wolfram λ/4-Schicht nahezu +/- 50% beträgt. Trotz der hohen Schichtdickenabweichung in der genannten Spiegelschicht führen die Durchlaßkurven zu Bandpaßfiltern, die die vorgegebenen Spezifikationen erfüllen. Diese hohe Toleranz der Durchlaßkurven gegen Spiegel-Sohichtdickenschwankungen der Hochimpedanzschicht bei Verwendung von Low-k-Dielektrika wie beispielsweise SiLK oder BCB als Niederimpedanzschicht ist darauf zurückzuführen, daß der überwiegende Teil der akustischen Welle bereits an der Grenzfläche zwischen unterer Elektrode und Low-k-Dielektrikum reflektiert wird (Exemplarisch: Reflexion über 90%). Damit ist der Einfluß von Material- und Geometrieschwankungen darunterliegender Schichten auf die Lage und die Gestalt von Admittanzkurven der Resonatoren und von Durchlaßkurven der Filter stark reduziert. Durch die höhere Toleranz gegenüber Schichtdickenschwankungen sind auch einfachere Aufbringverfahren möglich, was die Kosten für den akustischen Spiegel weiter senkt.InFIG. 8, the layer thickness of the first high-impedance mirror layer (here: tungsten) is varied by +/- 300 nm in deviation from the optimal value (here: 611 nm). As can be seen inFIG. 8, the two transmission curves, each with non-optimal layer thicknesses, are almost indistinguishable, although the layer thickness deviation for the tungsten λ / 4 layer is almost +/- 50%. Despite the high layer thickness deviation in the mirror layer mentioned, the pass curves lead to bandpass filters that meet the specified specifications. This high tolerance of the transmission curves against fluctuations in the thickness of the high-impedance layer when using low-k dielectrics such as SiLK or BCB as the low-impedance layer is due to the fact that the majority of the acoustic wave is already at the interface between the lower electrode and the low-k dielectric is reflected (example: reflection over 90%). This greatly reduces the influence of fluctuations in the material and geometry of layers underneath on the position and shape of the admittance curves of the resonators and the transmission curves of the filters. Due to the higher tolerance to fluctuations in layer thickness, simpler application methods are also possible, which further reduces the costs for the acoustic mirror.
Obwohl die Erfindung nur anhand weniger optimaler Materialkombinationen beschrieben wurde, liegen im Rahmen der Erfindung noch weitere Variationen bezüglich der verwendeten Materialien. Wenn von den genannten organischen Low-k-Dielektrika abgewichen wird, die die optimalen Voraussetzungen für den akustischen Spiegel mitbringen, so kann mehr als ein Schichtenpaar von λ/4- und 3λ/4- Schichten für einen erfindungsgemäßen akustischen Spiegel erforderlich sein. Dies gilt auch, wenn von Wolfram als Material für die Schicht mit hoher akustischer Impedanz abgewichen wird und beispielsweise auf Molybdän oder Aluminiumnitrid übergegangen wird. In allen Fällen wird mit erfindungsgemäßen akustischen Spiegeln jedoch die Anzahl der notwendigen Spiegelschichten verringert. Dies verringert ebenfalls in allen Fällen die störende elektrische Kopplung zum Substrat und vereinfacht die Spiegelherstellung, die nun keine Strukturierung mehr erfordert. In allen Fällen erhält man mit erfindungsgemäßen akustischen Spiegeln einen höheren Freiheitsgrad bei der Auswahl der gewünschten Materialien, die eine weitere Optimierung von BAW-Resonatoren und daraus hergestellter Filter ermöglichen. Dabei werden die Eigenschaften konventioneller BAW-Resonatoren zumindest erreicht, für optimale Schichtkombinationen wie dargestellt jedoch erheblich übertroffen.Although the invention is based on less optimalMaterial combinations described are within the scope ofInvention still further variations regarding the usedMaterials. If of the organic low-k dielectrics mentionedis deviated, the optimal conditions for theBring acoustic mirrors, so more than oneLayer pair of λ / 4 and 3λ / 4 layers for oneacoustic mirror according to the invention may be required. This is also valid,if from tungsten as material for the layer with highacoustic impedance is deviated and for example onMolybdenum or aluminum nitride is transferred. In allHowever, cases with acoustic mirrors according to the inventionthe number of necessary mirror layers is reduced. Thisalso reduces the annoying electrical in all casesCoupling to the substrate and simplifies mirror production,which no longer requires structuring. In all casesone receives with acoustic mirrors according to the inventionhigher degree of freedom in the selection of the desiredMaterials that further optimization of BAW resonators andenable filters made from them. TheProperties of conventional BAW resonators at leastachieved, for optimal layer combinations as shownhowever significantly exceeded.
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